环境生态学 (2)

多分子体系具有下列性质，就成为原始生命:（1）具有脂双层膜围成的与周围环境隔开的含水囊泡。

（2）囊泡内有多种核酸、蛋白质、糖类大分子。

（3）能选择性地从周围环境中吸纳“食物”。

（4）利用“食物”的分解，复制自身一部分起核心作用的大分子。

（5）囊泡因大分子增多而“生长”和“繁殖”。

自养型细胞改变了地球的面貌:光合作用1）大气中有了氧，不再是还原性环境。

（2）大气上层有了臭氧层。

有氧呼吸的产生是生命进化的一大飞跃:有氧呼吸极大地提高了生物从食物中获取能量的效率.环境是指某一特定生物体或生物群体以外的空间,以及直接、间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。

由许多环境要素构成，这些环境要素称环境因子。

生态因子(ecological factors) ：环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有着直接或间接影响的环境要素。

生态因子是环境中对生物起作用的因子，而环境因子则是指生物体外部的全部要素。

生态因子通常分为非生物因子和生物因子两大类；生物因子（ biotic factors）：有机体（同种和异种）；非生物因子（ abiotic factors）：温度、光、湿度、pH、氧气等纬度地带性：从赤道到两极，整个地球表面具有过渡状的分带性规律。

垂直地带性：因太阳辐射和水热状况随着地形高度的不同而不同，生物和气候自山麓至山顶呈垂直地带分异的规律性变化(干燥空气,-1℃ /100m;湿润空气,-0.6℃ /100m)。

经度地带性：地球内在因素如大地构造形成地貌和海洋分异引起经度地带性分异。

如北美大陆和欧亚大陆。

生态因子作用的特点：综合性: 如气候的作用；非等价性（主导因子作用）:塜雉孵卵的温度控制，渔业高密度养殖增氧；直接性和间接性：食物，降水；限定性（因子作用的阶段性）：中华绒螯蟹的孵化；生态因子的不可替代性和互补性：水体内的钙和锶.最小因子定律”(Liebig’s law of minimum) ：植物的生长取决于那些处于最低量的营养元素，这些处于最低量的营养元素称最小因子。

两个补充条件（Odum,1983）：（1）严格的稳定状态；（2）因子补偿作用：生物在一定程度和范围内，能够减少温度、光、水等生态因子的限制作用。

耐受性定律：每种生物对一种生态因子都有一个耐受范围，即一个生态学上的最低点和一个生态学上的最高点，在最高点和最低点之间的范围就称为生态幅 (ecological amplitude)或生态价(ecological valence)限制因子：在众多生态因子中，任何接近或超过某种生物的耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散的因子称限制因子。

限制因子概念的意义：为分析生物与环境相互作用的复杂关系奠定了一个便利的基点；助于把握问题的本质，寻找解决问题的薄弱环节。

生物对生态因子耐受限度的调整：驯化、内稳态、适应。

有机体对实验环境条件变化产生的生理调节反应称实验驯化；有机体对自然环境条件变化产生的生理调节反应称气候驯化。

内稳态(homeostasis): 生物系统通过内在的调节机制使内环境保持相对稳定。

适应(adapatation) ：生物对环境压力的调整过程。

分基因型适应和表型适应两类，后者又包括可逆适应和不可逆适应。

如桦尺蠖在污染地区的色型变化。

适应方式（形态、生理、行为的适应）：形态适应：保护、保护色、警戒色与拟态；行为适应：运动、繁殖、迁移和迁徙、防御和抗敌；生理适应：生物钟、休眠、生理生化变化；营养适应：食性的泛化与特化。

适应组合(adaptive suites): 生物对非生物环境条件表现出一整套协同的适应特性，称适应组合。

生态位－－有机体在环境中占据的地位；栖息地－－有机体所处的物理环境。

超体积生态位：生态位的每一个环境变量称一维，生态位空间的环境变量可以是多个，超过3个维度的生态位空间称超体积生态位。

物种理论上占据的生态位空间称基础生态位；实际占有的生态位空间称实际生态位。

植物对自然界昼夜长短规律性变化的反应，称光周期现象。

长日照植物(long-day plants)和短日照植物(short-day plants) ：日照超过一定数值才开花的植物称长日照植物；短日照短于一定数值才开花的植物称短日照植物，一般需要较长的黑暗才能开花。

前者如小麦、油菜，后者如苍耳、水稻。

长日照动物(long-day animals)和短日照动物(short-day animals)：在温带和高纬度地区许多鸟兽在春夏之际白昼逐渐延长的季节繁殖后代，称长日照动物；与些相反，一些动物只有在白昼逐步缩短的秋冬之际才开始性腺发育和进行繁殖，称短日照动物。

前者如雪貂、野兔、刺猬；后者如绵羊、山羊和鹿等。

温度因子的生态作用：温度与生物生长：任一生物的生命活动都有最低、最适和最高温度（三基点）；三基点来源于酶系统的活性；不同生物的三基点是不同的。

温度与生物发育：温度与生物发育的最普遍规律是有效积温；温度与生物的繁殖和遗传性：植物春化，动物繁殖的早迟。

温度与生物的地理分布：温度是决定生物分布的重要因子，但不是决定因子；一般：温度暖和的地区生物种类多，反之较少。

有效积温法则：植物在生长发育过程中必须从环境摄取一定的热量才能完成某一发育阶段的发育过程，而且各个发育阶段所需的总热量是一个常数，称总积温或有效积温，因此可用公式：N•T＝K 表示，考虑到生物开始发育的温度，又可写成： N ( T－C )＝K, T＝C＋K／N ，其中，N为发育历期，即生长发育所需时间，T为发育期间的平均温度，C是发育起点温度，又称生物学零度，K是总积温（常数）。

有效积温法则的意义：预测生物发生的世代数；预测生物地理分布的北界；预测害虫来年的发生程历；制定农业气候区划，合理安排作物；应用积温预报农时。

生物对极端温度的适应性：对低温的适应：植物：通过特殊的形态适应低温。

如寒冷地区植物的芽和叶片通过表面油脂，腊粉，密毛以及个体矮小，蛰状或莲状等，有利于保温，抵抗寒冷；生理上的适应：减少细胞中的水分并增加糖类、脂肪、色素以降低冰点；动物：形态上：增大体形，个体大的动物，单位体重的散热量小（贝格曼规律），生理上：减少突出部位，以减少散热量，增加羽毛和皮下脂肪，并具有隔热性良好的皮毛，可不增加或少增加新陈代谢以御寒。

行为上：迁移、冬眠、休眠。

对高温的适应：形态上的适应－－植物：密毛、鳞片滤光；体色反光；叶缘向上或暂时折叠，减少辐射伤害；干和茎具厚的木栓层，绝热。

动物：体形变小，外露部分增大；腿长将体抬离地面；背部具厚的脂肪隔热层。

生理上的适应－－植物：降低细胞含水量，增加糖或盐浓度，减缓代谢率；蒸腾作用旺盛，降低体温；反射红外光。

动物：放宽恒温范围；贮存热量，减少内外温差。

行为上的适应－－植物：关闭气孔。

动物：休眠，穴居，昼伏夜出等。

极端温度对生物的影响：低温对生物的影响：当温度低于临界(下限) 温度，生物便会因低温而寒害和冻害。

冻害原因：冰结晶使原生质破裂损坏胞内和胞间的微细结构；溶剂水结冰，电解质浓度改变，引起细胞渗透压变化，导致蛋白质变性；脱水使蛋白质沉淀；代谢失调。

高温对生物的影响：当温度超过临界（上限）温度，对生物产生有害作用，如蛋白质变性、酶失活、破坏水份平衡、氧供应不足、神经系统麻痹等。

变温与温周期现象：不同地带的生物，对昼夜变温与温度周期性变化反应不同。

变温与生长：植物的生长更适应温度的昼夜变化，及所谓植物的温周期现象。

变温与干物质积累：变温对于植物体内物质的转移与积累有良好的作用。

物候学（Phenology）概念：研究生物的季节性变化与环境季节性变化关系的科学。

节律变化的测时机制—生物钟，生物钟对生物的生理过程起着重要的作用。

有关生物钟的两种假说：内源说：认为生物本身存在定时器。

如，小鸡一旦孵化，即表现出对昼夜变化的反应，而不需外界的诱导；外源说：认为生物的节律性变化需要外界的诱导。

如生物对地球磁场细微的变化有相应的反应，生物可能利用这种反应作为定时机制。

休眠是抵御不利环境的一种有效生理机制。

动物休眠：休眠能使动物极大限度地减少新陈代谢，很多昆虫在进入滞育状态时，代谢率只有正常状态的1/10；休眠伴随着很多的生理变化，如心跳速率降低，血流速度变慢，体内水分减少等。

植物休眠：植物种子成熟后不立即发芽即是一种休眠现象；许多种子的发芽能力能保持30-40a，埃及的睡莲经过1000多年，仍有80%的种子具有发芽能力。

水的生物学意义：水是生物体不可缺少的组成成份；水是生物体所有代谢活动的介质；水为生物创造稳定的温度环境；生物起源于水环境。

生物体的水分获得与损失途径：水分的丧失途径：植物－－蒸发（蒸腾作用、扩散作用）失水，分泌失水。

动物－－蒸发失水，排泄、分泌失水。

水分获得途径：植物－－根部吸收，叶面吸收。

动物－－食物，体表吸收，代谢水。

水生植物对水因子的适应：适应方式：有发达的通气组织;机械组织不发达或退化;叶片薄而长,以增加光合和吸收营养物质的面积。

生态类型：沉水植物、浮水植物、挺水植物。

陆生植物对水因子的适应：陆生植物的水平衡调节机制：形态适应：发达的根系；叶面小；单子叶植物中一些具扇状的运动细胞，可使叶面卷曲；具发达的贮水组织。

生理适应：水分运输的动力；原生质的渗透浓度高。

陆生植物的生态类型：湿生植物、中生植物、旱生植物。

陆生动物的水平衡调节机制：失水的主要途径：皮肤蒸发、呼吸失水、排泄失水。

补充水的主要途径：食物、代谢水、饮水。

保水机制：减小皮肤的透水性、减少身体的表面蒸发、减少呼吸失水、减少排泄失水、利用代谢水。

生态类型：喜湿、耐旱。

土壤的生态学意义：为陆生植物提供基底，为土壤生物提供栖息场所；提供生物生活所必须的矿质元素为水分；提供植物生长所需的水热肥气；维持丰富的土壤生物区系；生态系统的许多很重要的生态过程都是在土壤中进行。

土壤中盐分的种类：盐碱土：盐土和碱土及各种盐话和碱话土的统称。

盐土：含NaCl、Na2SO4、Na2CO3以及钙盐和镁盐的土壤；盐土为中性；碱土：含交换性Na较多，且交换性Na占交换性阳离子总量的20%以上；碱土为强碱性，pH在8.5以上。

盐类对植物的不利影响：引起植物的生理干旱：盐类提高了土壤的渗透压伤害植物组织：盐类积聚在表土，直接伤害根茎交界处的组织；引起细胞中毒：盐类阻止蛋白质的合成；影响植物的营养：通过竞争减少了N、P的吸收；阻碍气孔的关闭：导致植物体内水分的流失。

碱土对植物的不利影响：强碱性毒害植物的根系；土壤物理性能恶化：湿时膨胀粘结，干时坚硬板结，透水性差，阻碍根系发育等。

植物对盐类的适应性：植物的适应性类型：对酸性的反应：酸性土植物，中性土植物，碱性土植物；对钙盐的反应：钙质土植物，嫌钙植物；对含盐量的适应：盐土植物，碱土植物；对风沙基质的适应：沙生植物。